Mikrofiltracija-celične brozge z visoko stopnjo obnovitve s kaseto PES 0,22 µm: študija primera iz laboratorija

1. Informacije o izdelku

0,22 μm PES membranska kaseta, 0,1 m² (N2PE2308GA04)

 

2. Eksperimentalni rezultati

600 mL celične fermentacijske brozge smo obdelali z uporabo 0,22 μm, 0,1 m² membranske kasete, koncentrirali na 100 mL, čemur je sledila diafiltracija s 5 diavolumi prečiščene vode (tj. 100 mL prečiščene vode na korak diafiltracije, ponovljeno 5-krat). Po 5. diafiltraciji je bila serija koncentrirana do končnega volumna. Celoten poskus je trajal 34 minut, pri čemer smo dobili 48 mL retentata in 1054,5 mL celotnega permeata, s povprečnim pretokom 18,6 LMH. Med celotnim procesom je bil retentni ventil popolnoma odprt, TMP pa je znašal od 0,2 do 0,85 bara. Motnost krme je bila 131 NTU, motnost permeata 3,13 NTU.

Po uporabi je bila kaseta očiščena in regenerirana. Sprememba vodnega toka je prikazana v tabeli 1.

 

Tabela 1: Stopnja povrnitve vodnega toka

	Hitrost dovajanja (mL/min)	Dovodni tlak (bar)	Tlak retentata (bar)	TMP (bar)	Hitrost pretoka permeata (mL/min)	LMH	Izkoristek pretoka (%)	Opombe
Pred uporabo	370	0.4	0	0.2	140	420	79	Zadrževalni ventil popolnoma odprt
Po čiščenju	370	0.6	0	0.3	166	332		Zadrževalni ventil popolnoma odprt

Opomba: Izkoristek pretoka izračunan kot 332/420 ≈ 79 %.

Test integritete pred in po poskusu

Test vzdržljivosti tlaka opravljen

Pogoji postopka med poskusom so povzeti v tabeli 2. Skupni čas delovanja: 34 min.

 

Tabela 2: Pogoji procesa skozi čas

Čas (min)	Pretok krme (mL/min)	Dovodni tlak (bar)	Ret. tlak (bar)	TMP (bar)	Pretok permeata (mL/min)	Opombe
0	200	1.5	0	0.75	32	Začetek; zadrževalni ventil popolnoma odprt; 500 ml krme
5	200	1.2-1.4	0	0.6-0.7	33
10	200	1.0	0	0.5
10	200	1.6	0	0.8	25	+100mLfeed dodan
15	200	1.6	0	0.8	15
20	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	11
22	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	25	100 ml levo; začnite 1. diafiltracijo s 100 ml prečiščene vode
25	200	1.3-1.4	0	0.65-0.7
26	200	1.0-1.1	0	0.5-0.55	43	100 ml levo; 2. diafiltracija (+100 mL prečiščene vode)
27	200	0.6	0	0.3
28	200	0.5	0	0.25	53	100 ml levo; 3. diafiltracija (+100 mL prečiščene vode)
30	200	0.4	0	0.2	61	100 ml levo; 4. diafiltracija (+100 mL prečiščene vode)
32	200	0.4	0	0.2	68	100 ml levo; 5. diafiltracija (+100 mL prečiščene vode)
34						Konec: 48 ml retentata (motnost 345 NTU); skupni permeat 1054,5 ml (3,13 NTU); Koncentracija permeata 493,5 ml (2,58 NTU); Prve 3 diafiltracije prežemajo 305 ml (3,03 NTU); Zadnji 2 diafiltraciji prežemata 256 ml (3,01 NTU)

 

 

Faza koncentracije: dovodni tlak se sčasoma zmanjša; dodajanje 100 ml krme je povzročilo dvig tlaka in nato stabilizacijo. Pretok permeata je padel s 33 ml/min na 11 ml/min (~33 % začetnega).

Faza diafiltracije: s prečiščeno vodo je dovodni tlak znatno padel in pretok se je opazno povečal.

Skupna predelana prostornina: 1054,5 ml na 0,11 m² (0,1 m² nominalno + korekcija); skupni čas 34 min; povprečni pretok permeata 31 ml/min → povprečni pretok 18,6 LMH.

 

 

Slika 2: Primerjava motnosti krme in permeata (izvirna slika)

Motnost dovoda 131 NTU, motnost permeata 3,13 NTU.

 

 

Slika 3: SDS-PAGE gelska elektroforeza

The SDS-PAGE result indicates target protein recovery >85 % z mikrofiltracijsko kaseto 0,22 μm.

3. Eksperimentalne metode

3.1 Namestitev

Namestite sistem, kot je prikazano na sliki 2

 

 

3.2 Merjenje pretoka vode

Za krmo uporabite prečiščeno vodo. Postavite dovodno cev v dovod, epruvete za retentat in permeat v posodo za odpadke. Zaženite peristaltično črpalko, prilagodite membranski ventil, da dosežete ustrezno TMP, dokler retentat in permeat nista nevtralna (pH). Ustavi črpalko. Cevi za dovod, retentat in permeat postavite v prečiščeno vodo, zaženite črpalko, vlažite membrano 15 minut. Zaustavite črpalko, odprite membranski ventil. Izmerite pretok vode: epruvete za dovajanje in zadrževanje v prečiščeni vodi, prilagodite na TMP1, zbirajte permeat 1 minuto, izračunajte pretok.

 

3.3 Preskus integritete (zadrževanje tlaka / preskus mehurčkov)

Odstranite dovodno cev iz vode, postavite retentat in permeat v odpadke. Zaženite črpalko, da izprazni tekočino iz vodov, zaustavite črpalko. Povsem zaprite zadrževalni ventil. Zaženite črpalko za dovajanje zraka, dokler dovodni tlak ne doseže 0,65 bara, zaustavite črpalko. Opazujte padec tlaka v 10 minutah in preverite odprtino permeata za mehurčke v vodi. Če ni padca tlaka in mehurčkov → celovitost OK. Če tlak pade in se pojavijo mehurčki, izmerite stopnjo difuzije zraka z merilnikom pretoka ali z vodo-napolnjenim valjem; primerjajte z referenčno vrednostjo, da ocenite celovitost. Na koncu popolnoma odprite zadrževalni ventil in odzračite zrak.

 

3.4 Tangencialno pretočno filtriranje (TFF)

Obdelajte 600 ml brozge za celično fermentacijo s kaseto 0,22 μm, 0,1 m², koncentrirajte na 100 ml, nato izvedite diafiltracijo s 5× volumnom prečiščene vode (100 ml vsak korak). Po 5. diafiltraciji dodatno koncentriramo do končnega volumna. Po poskusu popolnoma odprite ventil za retentat, izpustite tekočino, da pridobite retentat.

 

3.5 Čiščenje

3.5.1 Izpiranje z vodo

Za krmo uporabite 10–20 L/m² prečiščene vode. Napajalno cev v vodo, retentat in permeat v odpadke. Zaženite črpalko, prilagodite TMP, zaženite, dokler se napajalni vodi ne izpraznijo. Zaustavite črpalko, odprite membranski ventil.

3.5.2 Kavstično čiščenje

Kot krmo uporabite 0,5 M NaOH. Epruvete za dovod, retentat in permeat postavite v raztopino NaOH. Zaženite črpalko, prilagodite TMP, krožite 30–60 minut. Zaustavite črpalko, odprite membranski ventil.

 

3.6 Merjenje pretoka vode po -čiščenju

Enako kot 3.2, z uporabo istega TMP (TMP2=TMP1). Izmerite prostornino permeata v 1 minuti in izračunajte pretok.

 

3.7 Preizkus celovitosti po-čiščenju

Enako kot 3.3.

 

3.8 Shranjevanje

Pripravite 0,1 M raztopino NaOH kot medij za shranjevanje. V raztopino postavite epruvete za dovod, retentat in permeat. Zaženite črpalko, prilagodite TMP, krožite 5 minut. Zaustavite črpalko, odprite membranski ventil. Odstranite kaseto iz sistema in jo shranite v 0,1 M NaOH pri sobni temperaturi.

 

Ta študija primera prikazuje učinkovito mikrofiltracijo bujona celične kulture z visoko{0}}motnostjo z uporabo 0,22 µm PES membranske kasete. Ključne prednosti:

High product recovery (>85 % po SDS-PAGE)

Hitra obdelava – 34 minut za 600 ml z diafiltracijo

Odlično zmanjšanje motnosti – s 131 NTU na 3,13 NTU permeata

Dobra možnost čiščenja – 79 % rekuperacija vodnega toka po preprostem jedkem čiščenju

Zagotavljanje celovitosti – opravljen test vzdržljivosti pred in po uporabi

 

Kaseta je ohranila dosledno delovanje, pri čemer je diafiltracija povzročila močan padec TMP in ustrezno povečanje pretoka, kar je pokazalo nizko nagnjenost k umazaniji in enostavno izpiranje. Idealno za koncentriranje in razsoljevanje fermentacijskih brozg, supernatantov celičnih kultur in drugih tokov bioprocesov.